JPH01187818A - 反射型マスクならびにこれを用いた露光装置と露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は反射型マスクに関し、特にリソグラフィーに用
いられる波長５人〜３００人程度の軟Ｘ線や波長３００
人〜２０００人程度の真空紫外線（以下「軟Ｘ線等」と
いう。）に対して所定の反射率を有する反射部と非反射
部より成るパターンを利用した反射型マスクに関するも
のである。

（従来の技術） 従来より軟Ｘ線等を用いた半導体製造装置における露光
用マスクとしては、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、炭化ケイ
素（ＳｉＣ）等の透過材としての基板面上に金（Ａｕ）
、タンタル（Ｔａ）等の吸収材から成る不透過のパター
ンを形成した透過型マスクが種々と提案されている。

一方、特開昭５３−１３９４６９号公報ではＢｒａｇｇ
回折条件を利用して単結晶や完全非晶質の材料より成る
基板面上に、該基板とは異なる単結晶若しくは完全非晶
質の材料より成るパターンを形成したＸ線リソグラフィ
ー用の反射型マスクか提案されている。

従来の反射型マスクはその反射の性質上、軟Ｘ線等を基
板面に対して斜入射しなければならず、この結果マスク
面積か増大し、基板の研磨やマスク面の平面性等を良好
に維持するのが難しい。

又、マスクを精度良く支持することが難しくなり、更に
装置全体が大型化してくる等の問題点がある。

又、実際にＸ線用マスクを露光するにあたっては、焼付
精度の向上、スルーブツトの向上の為にウニへ面の照射
エネルギー密度を高くし、露光時間を短縮することが望
まれている。この為、現在光源として輻射エネルギー強
度の大きい電子蓄積リングからのシンクロトロン放射光
が多く使用されている。

しかしながら、このような強い軟Ｘ線等を照射するとＸ
線用マスクの基板や吸収体が輻射エネルギーを多く吸収
し、温度が高くなり熱膨張をきたしマスク面上のパター
ンが変形し位置ずれが生じてくる。

このようなパターンの変形や位置ずれはサブミクロンパ
ターンを焼付けることを目的とした高精度の露光装置に
おいては大きな問題点となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は基板面上に所定面上に転写すべきパターンを少
なくとも２種類の物質を交互に積層した多層積層膜より
成る反射部と非反射部とを設けてＸ線用マスクを構成す
る際、基板の材質を適切に設定することにより、軟Ｘ線
等を該基板面に正入射して用いることができ、かつ低熱
膨張性及び高熱伝導性の良い熱的に安定で低歪の高コン
トラストが容易に得られる軟Ｘ線若しくは／及び真空紫
外線を用いたりソグラフィ用の反射型マスクの提供を目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 基板面上に軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線を反射する
反射部を設け、更にその上に軟Ｘ線若しくは／及び真空
紫外線の反射を防止する非反射部より成るパターンを設
ける際、前記反射部を少なくとも光学定数の異なる２種
類の物質を交互に積層した多層積層膜より構成すると共
に、前記基板を線膨張率が１　ｘ　１０−’に′″！！
以下伝導率が２０ｗ７ｍ−に以上の材料より構成したこ
とである。

（実施例） 第１図は本発明の反射型マスクの一実施例の模式断面図
である。同図において１０は軟Ｘ線等に対する多層積層
膜より成る反射部である。

この反射部１０は前述の線膨張率及び熱伝導率を有する
平面状の基板１上に形成されている。

１６は軟Ｘ線等に対する吸収体若しくは多層積層膜より
成る非反射部であり、反射部１０面上に設けられており
、所定形状のパターンを構成している。

反射部１０は光学定数の異なる第１の物質２゜４．６．
・・・及び第２の物質３，５，７．−・・を交互に積層
して形成している。

同図に示す反射部１０の各々の物質の層の膜厚ｄ、、ｄ
２−・・は１０Å以上であり、交互に等しい膜厚であっ
て（ｄ＋　＝ｄ３＝・−、ｄ２＝ｄ４＝・・・）も、全
ての膜厚を変えて構成しても良い。

但し、それぞれの層中における軟Ｘ線や真空紫外線の吸
収による振幅の減少、及びそれぞれの層の界面における
反射光の位相の重なりによる反射光の強め合いの両者を
考慮し、反射部全体として最も高い反射率が得られるよ
うな厚さとすることが好ましい。各層の厚さは１０人よ
り小さい場合は界面における２つの物質の拡散の効果に
より、反射部として高い反射率が得られず好ましくない
。層数を増加させればさせるほど反射率は上昇するが、
その一方で製作上の困難さが発生してくる。その為、積
層数は２００層以内が好ましい。

又、非反射部１６は反射部１０に対する吸収体若しくは
反射防止膜となっている。反射防止ｆｌｕのときは各々
の層の膜厚ｄ、、ｄ２．−・・は１ｏÅ以上であり、交
互に等しい膜厚であって（ｒ、＝ｃｉ３＝−、ｄ２＝ｄ
４＝−）も、全ての膜厚を変えて構成しても良い。

反射型マスクとしては、反射部１０と非反射部１６で反
射される軟Ｘ線等の強度の比が２：１、好ましくは１０
：１以上あった方が良い。その為、反射防止膜の層数は
使用する波長域に強く依存するが２層以上で構成するの
が良い。例えば１００人近傍の軟Ｘ＠等に対しては３層
以上設けるのが良い。

反射型マスクは前述したように強力なＸ線源（例えばシ
ンクロトロン放射光等を用いた光源）を用いて使用され
ることが多く、照射エネルギーの吸収によるマスクの温
度上昇が問題となフてくる。特に温度上昇による熱膨張
によりマスク面上のパターンに位置ずれや歪が発生し、
この結果、サブミクロンサイズのパターンの形成にあっ
ては重要な問題となっている。

この為、軟Ｘ線等による反射型マスクにおいては反射マ
スクの温度上昇を抑えることが必要となフている。

本実施例における反射型マスクは基板に前述した値の高
熱伝導率と低線膨張率の材料を用いることにより、効果
的に放熱し温度上昇を防止すると共に、温度上昇に伴う
パターンの変形、位置ずれ、そして歪等の発生を極力少
なくしている。

以上の各条件を満足する基板材料としては、例えばセラ
ミックス系の窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ
素等がある。特に炭化ケイ素は熱伝導率が著しく太きく
　（１００ｗ／ｍ４）好適な材料である。

本実施例において非反射部を吸収体より構成するときは
、吸収体を基板の線膨張率と略等しく、又、熱伝導率の
大きな材料より構成するのが吸収体の温度上昇を防止す
るのに好ましい。

このような材料としては例えば金、タンタル。

タングステン、モリブデン、ロジウム等の金属がある。

このうち基板に炭化珪素（ＳｉＣ）を用いたときは、基
板の線膨張率に近いタングステンを用いるのが良い。

例えば、線膨張率は炭化珪素は〜４．５　ｘ　１０−６
、タングステンは〜４．５　ｘ　１０−’である。又、
反射部としてモリブデンを用いればモリブデンの線膨張
率は〜４ＸＩＯ−６である為、これらの各材料の組み合
わせて構成することはＸ線マスクとして好ましい。

又、非反射部を多層積層膜より構成するときは多層積層
膜の一方の材料としてはタングステン。

タンタル、モリブデン、ロジウム、シリコン、ルテニウ
ム等の遷移金属及びそれらの炭化物、窒化物、珪化物、
硼化物、酸化物等が好適である。他方の材料としては珪
素、ベリリウム、炭素、硼素とそれらの相互の化合物、
即ち炭化珪素、炭化硼素等及びそれらの酸化物、窒化物
等の酸化珪素。

窒化珪素等が好適である。

次に本発明に係る反射型マスクの製造方法の第１実施例
を第２図を用いて説明する。

まず、第２図（Ａ）に示す様に基板１として而粗さがｒ
ｍｓ値で、１０Å以下になるように研磨した気相成長の
炭化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｃ）より成る基板を用い第１の層
２，４，６．−・・をなす物質としてルテニウム（Ｒｕ
）、第２の層３，５，７．−・・をなす物質として炭化
ケイ素（ＳｉＣ）を用い、Ｉ　Ｘ　１Ｏ−６Ｐ　ａ　（
パスカル）以下の超高真空に到達後、アルゴン圧力を５
　Ｘ　１０−’Ｐ　ａに保ち、スパッタ蒸着により第１
の層（Ｒｕ）、及び第２の層（Ｓａｃ）の膜厚が各々２
９．８Ａ、　３３．９人となるようにして４１層（Ｒｕ
層２１層、ＳｉＣ層２０層）積層し、反射部１０を形成
した。そして反射部ｌＯの上に保護膜Ａとして炭素（Ｃ
）を１０人厚で積層した。

この場合、第１の層（Ｒｕ）が屈折率の実数部分が小で
あり、ｉ２の層（ＳｉＣ）が屈折率の実数部分が大とな
るような物質を選んでいる。

次に第２図（Ｂ）に示すように反射部１０面上にレジス
トとしてのＰＭＭＡ、Ｂ　（ポリメタクリル酸メチル）
の層を０．５μｍ厚に形成しＥＢ（エレクトロンビーム
）描画により１．７５μｍライン＆スペースのパターニ
ングを行った。このＰ　ＭＭＡより成るパターン状のレ
ジストＢを形成した。

このＰＭＭＡよりなるパターン状レジストＢ」二に、軟
Ｘ線等に対する吸収体であるタングステン（線膨張率４
．５ＸＩＯ’″６に−１，熱伝導率１７７ｗ／ｍＫ　）
をＲＦスパッタリング法により０．２５μｍのｊ７さに
被膜形成して、Ｘ“線用マスクを製造した（第２図（Ｃ
））。尚、同図において３１は非反射部、３２は反射部
である。

次に第２図に示した方法により作成した多層ｊ１λより
成る反射型マスクを露光装置に用いて軟Ｘ線による露光
を行った。

第３図はこのとき用いたｔＬ　Ｊ％光学系の光路を示す
概略図である。図中の軟Ｘ線用の反射ミラーＭ、、Ｍ２
．Ｍ３はそれぞれ凹面鏡、凸面鏡、凹面鏡であり、Ｗは
露光基板を示している。Ｍｏは上記多層膜より成る反射
型マスクである。図中にその位置を示す。発散Ｘ線源か
ら発生し反射型マスクＭ。に対して１．７０の角度（正
入射）で入射した軟Ｘ線反射型マスクＭ。の反射部を介
して投影光学系に入り、凹面鏡Ｍｌ、凸面鏡Ｍ２、そし
て凹面鏡Ｍ３の順に反射し、反射型マスクＭ０の像を露
光基板Ｗ上に結像する。

本投影光学系の仕様は投影倍率１１５、有効Ｆナンバー
が１３、像面サイズが２８ｘ　１４ｎｏｎ２．像高が２
（１〜３７ｍｍ、解像力が０．３５μｍである。

光源には１２４人の軟Ｘ線を用い、露光基板ＷにＰＭＭ
ＡＩμｍを塗布した。軟Ｘ線を発生させ、投影露光系に
より、露光基板Ｗ上のＰＭＭＡレジストを露光し現像を
行ったところ、０．３５μｍライン＆スペースの解像力
が得られた。

次に本発明に係る反射型マスクの製造方法の第２実施例
を説明する。

第２図に示した第１実施例と同様に研磨されたケイ素単
結晶板（熱膨張率２．４　Ｘｌ０−６１／に、熱伝導率
８４ｗ／ｍに）上に第１の層２５，４・・・を成す物質
として窒化タンタル（ＴａＮ）、第２の層３．５・・・
をなす物質としてケイ素（Ｓｉ）を用い、１×１Ｏ−６
Ｐａ以下の超高真空に到達後、アルゴン圧力を５　Ｘ　
１０−’Ｐ　ａに保ち、スパッタ蒸着法により膜厚をそ
れぞれ２０．３人、　４０．６人として、４１層（Ｔａ
Ｎ：２１層、Ｓｉ：２０層）積層し、更にその上に保Ｍ
４Ａ　１１５！　Ａとして炭素（Ｃ）を１０人積層した
。この場合、第１の層が屈折率の実数部分が小であり第
２の層が屈折率の実数部分が大である。

次に得られた多層積層板上にＰＭＭＡ　　Ｏ，５μｍを
形成しＥＢ描画によりバターニングを行フた。

このＰＭＭＡパターン上に軟Ｘ線等に対する吸収体であ
るタンタル（Ｔａ）（線膨張率６．３×１０−’／に、
熱伝導率５４ｗ／ｓ−に）をＥＢ熱蒸着より０．３μｍ
厚形成した後、ＰＭＭＡをハクリし、多層股上にタンタ
ルパターンを得た。

ここで作製した反射型マスクを用いて第１実施例と同様
に第３図で示した縮小光学系により露光基板Ｗ上のＰＭ
ＭＡを露光した。その結果、０．３５μｍラインアンド
スペースが解像した。

次に本発明に係る反射型マスクの製造方法の第３実施例
を示す。

焼結窒化アルミニウムにスパッタ法によりアモルファス
窒化アルミニウムを１００μｍ形成した後、第１実施例
と同様に研磨された窒化アルミニウム基板（熱膨張率４
ｘ　１０−６１／Ｋ　、熱伝導率１００ｗ／ｍＫ　）上
に、第１の層２，４・・・をなす物質としてパラジウム
（Ｐｄ）、第２の層３．５・・・をなす物質としてケイ
素（Ｓ　ｉ　）を用い、Ｉ　Ｘ　１０−’Ｐ　ａ以下の
超高真空中においてＥＢ蒸着法により、膜厚をそれぞれ
２１．１人、　４０．３人として、４１層（Ｐｄ：２１
層、＊Ｓｔ：２０層）積層し、更にその上に保護膜とし
て炭素（Ｃ）を１０人積層した。この場合、第１の層が
屈折率の実数部分が小であり第２の層が屈折率の実数部
分が大である。

次に得られた多層積層板上にＰＭＭＡｏ、５μｍを形成
しＥＢ描画によりバターニングを行った。

このＰＭＭＡパターン上に軟Ｘ線等に対する吸収体であ
るケイ素（Ｓｉ）（線膨張率２．６×１０−６７に、熱
伝導率８４ｗ／ｎ＋Ｋ）をＥＢ熱蒸着より０，２３μｍ
厚形成した後、ＰＭＭＡをハクリし、多層股上にケイ素
パターンＡを得た。

ここで作製した反射型マスクを用いて第１実施例と同様
に第３図で示した縮小光学系により露光基板Ｗ上のＰＭ
ＭＡを露光した。その結果、０．３５μｍラインアンド
スペースが解像した。

尚、本発明の各実施例においては、第３図に示した構成
の１１５倍縮小光学系（０，３５μｍ解像）を仮定した
が、もちろん他の仕様や構成の露光用光学系を使用して
も良い。

又、多層膜の形成においてＥＢ蒸着法及びスパッタリン
グ法を用いたが、これに限定されるものではなく、その
他抵抗加熱、ＣＶＤ、反応性スパッタリング等のさまざ
まな薄膜を形成する方法を用いることができる。

（発明の効果） 本発明によれば前述の特性を有する材料よりＸ線用マス
クの基板を構成することにより、基板からの放熱が十分
に行なわれる為に温度上昇が低く、かつ線膨張率が小さ
い為、熱的に極めて安定で、かつ歪の少ない、高精度の
りソグラフィ用の反射型マスクを達成することができる
。

又、基板面上に設ける反射部を光学定数の異なる２つの
物質を交互に積層した多層積層構造体より構成すること
により、軟Ｘ線等の正入射が可能な簡易な構成の反射型
マスクを達成することができる。

又、反射部上に設ける吸収体に基板と略等しい熱的性質
を有する材料を用いれば、パターンの歪や位置ずれを極
めて小さく抑えることのできる反射型マスクを達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射型マスクの一実施例の模式断面図
、第２図は本発明の反射型マスクの製造方法を示す第１
実施例の説明図、第３図は本発明の反射型マスクを用い
たリソグラフィーの光路概略図である。 図中、１は基板、１０は多層積層構造より成る反射部、
２．４・・・は第１の物質、３．５・・・は第２の物質
、Ｍｏは反射型マスク、Ｗは露光基板、１６は吸収体、
Ｂはレジスト、Ａは保護膜である。 特許出願人　　キャノン株式会社 ・τ　、・１ 代　理　　人　　　　　高　　梨　　幸　　雄１も　　
　１　　　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板面上に軟Ｘ線若しくは／及び真空紫外線を反
   射する反射部を設け、更にその上に軟Ｘ線若しくは／及
   び真空紫外線の反射を防止する非反射部より成るパター
   ンを設ける際、前記反射部を少なくとも光学定数の異な
   る２種類の物質を交互に積層した多層積層膜より構成す
   ると共に、前記基板を線膨張率が１×１０＾−＾５Ｋ＾
   −＾１以下、熱伝導率が２０ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料より
   構成したことを特徴とする反射型マスク。